Ekmanspiral

Sist oppdatert 24.11.01

 

Da F. Nansen lot ishavsskuta drive med isen i Polhavet, oppdaget han at isen drev i en annen retning enn vindretningen. Han fant at isen beveget seg ca. 45 grader til høyre for vindretningen. Han presenterte oppdagelsen for den svenske fysikeren, Ekman. Ekman fant at dette kunne forklares ut fra Corioliskrafta og friksjonskrefter. Slik fikk vi teorien om Ekmanspiralen.

Ekmanspiralen er en viktig teori for å forstå mange felt innen oseanografi. Den er grunnleggende for finne vindens virkning på is og hav, strømmer, oppvelling osv.

 

 
Figuren viser de tre kreftene som virker på en vannpartikkel. På partikkelen virker friksjonskraft fra vannet over, fra vannet under og Corioliskraft. Corioliskrafta er 90 grader til høyre for fartsretningen.

I stedet for friksjonskraft fra vannet over kan det like godt være friksjon mellom lufta over og vannet.

Ekman hadde tre krefter som skulle plasseres i forhold til hverandre. Det var Corioliskrafta, og friksjonskraft fra vannet over (eventuelt lufta) og fra vannet under. Det måtte være friksjonskraft fra vannet under, fordi alle målinger viste at på bunnen var det sjelden strøm. Strømmen var ofte sterkest i overflaten og vinden gikk mye fortere enn havstrømmen, altså måtte det virke friksjonskraft fra vannet/lufta over partikkelen også. Ekman fant at den eneste løsningen på problemet var å plassere kreftene slik som på figuren over. Siden friksjonskreftene ikke går i motsatte retninger, må det bety at vannet over "vår" partikkel har en annen retning enn vannet under. Altså spiralform.

Figuren viser en Ekmanspiral. Vinden drar på vannet i overflata, men strømmen går ca 45 grader til høyre for vindretningen (på den nordlige havlkule). Under havflata går strømmen mer og mer til høyre for vindretningen slik at den til slutt går i stikk motsatt retning i forhold til vindretningen. Strømhastigheten avtar med dypet. Den gjennomsnittlige vanntransporten går 90 grader til høyre vor vindretningen. Vi kaller et slikt vannlag med Ekmaspiral for et Ekmanlag.

 

 

Disse 2 figurene viser Ekmanspiralen. Vannet strømmer horisontalt, men strømmen har ulik størrelse og retning alt etter hvilket dyp. Summen av vanntransporten i Ekmanspiralen er 90 grader til høyre for vindretningen.

Merk:

  1. Strømmen i havoverflaten går ca 45 grader til høyre for vindretningen.
  2. Dypt nede i vannmasene går strømmen sikk motsatt av vindretningen.
  3. Gjennomsnittlig vanntransport går 90 grader til høyre for vindretningen.

 

I kapittelet om bunnvann i fjorder kommer vi tilbake til en viktig anvendelse av teorien om Ekmanspiralen.